Arduino Portenta H7 Nâng Cấp Bảng Phát Triển lên Tầm Sản Xuất Công Nghiệp

Zachariah Peterson
|  Created: Tháng Tư 7, 2020  |  Updated: Tháng Chín 25, 2020
Arduino Portenta H7 Nâng Cấp Bảng Phát Triển lên Cấp Độ Sản Xuất

Khi tôi nghe tên “Arduino,” tôi thường không nghĩ đến phần cứng cấp độ sản xuất. Tôi không có ý chê bai những người ở Arduino, họ đã làm một công việc xuất sắc trong việc xâm nhập vào các lĩnh vực giáo dục và phát triển ý tưởng chứng minh, đến mức mà các nền tảng phần cứng khác đơn giản không thể bắt kịp. Các bảng mạch Arduino là một lựa chọn xuất sắc cho việc chế tạo mẫu chức năng với số lượng thấp và phát triển phần mềm nhúng. Nhưng còn ứng dụng cấp độ sản xuất trong môi trường đòi hỏi cao thì sao?

Nền tảng mới Arduino Portenta H7 đang nhắm đến các ứng dụng nhúng trong môi trường công nghiệp. So với các nền tảng MKR và Nano, bảng mạch này cuối cùng có thể thâm nhập sâu hơn vào các ứng dụng cấp độ sản xuất, thay vì chỉ được xem như một sản phẩm phát triển và chế tạo mẫu. Hãy cùng xem xét khả năng của sản phẩm mới này và tính khả thi của nó đối với các ứng dụng nhúng khác nhau.

Khả năng của Arduino Portenta H7

Arduino Portenta H7 được xây dựng xung quanh bộ xử lý kép lõi STM32H747 (lõi Cortex-M7 ở tốc độ 480 MHz và lõi Cortex-M4 ở tốc độ 200 MHz). An ninh và quyền riêng tư trong các hệ thống IoT là một mối quan tâm hiện đại, và bảng mạch này bao gồm một IC ECC608 (Microchip) hoặc SE050C2 (NXP) cho các chức năng mã hóa. Tổng quan về khả năng phần cứng của bảng mạch Portenta bao gồm:

  • Arduino MKR headers với UART1, 6x chân đầu vào Analog, GPIO, PWM, SPI, I2C, Reset, 5V, 3.3V và GND
  • 2 MB SDRAM trên bo mạch, 16 MB bộ nhớ Flash NOR trên bo mạch (Có thể nâng cấp lên đến 128 MB)
  • Lớp PHY Ethernet 10/100
  • WiFi 2.4 GHz (802.11b/g/n, lên đến 65 Mbps) và Bluetooth 5.1 (BR/EDR/LE) với ăng-ten gốm
  • Cổng USB-C với DisplayPort

Bạn có thể sử dụng module này như một bộ điều khiển cho nhiều ứng dụng IoT/edge. Bo mạch này chạy ứng dụng gốc Arm Mbed OS, chương trình MicroPython hoặc JavaScript với bộ giải thích, hoặc ứng dụng ML/AI với TensorFlow Lite. Bạn cũng có thể sử dụng hai lõi trên vi điều khiển STM32H7 bằng cách chạy mã Arduino tiêu chuẩn trên lõi Cortex-M4, và mã MicroPython yêu cầu tính toán cao có thể được giải thích trên lõi Cortex-M7.

Arduino Portenta H7 và Bảng Mạch Carrier của nó

Nền tảng Arduino Portenta H7 đã theo bước chân của các bo mạch SBC/MCU khác và đã đi theo hướng thiết kế mô-đun.Các nền tảng Arduino khác (ví dụ, Mega, Nano) có thể được đưa lên một bo mạch cơ sở hoặc mở rộng với các bo mạch phụ trợ, nhưng các nhà phát triển buộc phải tự thiết kế chúng hoặc mua chúng từ nhà cung cấp bên thứ ba.

Là một phần của hệ sinh thái Portenta, nhóm tại Arduino đã tạo ra một bo mạch chủ với khả năng truy cập vào nhiều thiết bị ngoại vi cho các mô-đun này. Điều này đưa Portenta vào một hệ sinh thái mô-đun cho thiết kế bo mạch chủ và làm cho việc thiết kế các bo mạch chủ độc đáo cho nền tảng này trở nên dễ dàng (chi tiết hơn sẽ được nói ở phía dưới). Portenta kết nối với bo mạch chủ thông qua hai bộ kết nối bo mạch với bo mạch 80 chân ở phía dưới của mô-đun.

Carrier board for the Arduino Portenta H7
Bo mạch chủ Arduino Portenta H7

Bo mạch chủ giữ mô-đun Portenta một chút nâng lên từ cơ sở, thay vì kết nối qua một kết nối cạnh. Điều này cho phép truy cập trực tiếp vào các chân trên Portenta, đồng thời mở rộng phạm vi các thiết bị có thể kết nối với một mô-đun Portenta. Bo mạch chủ cung cấp nhiều tùy chọn kết nối để bạn phấn khích:

  • Bộ nhớ mở rộng với khe cắm thẻ MicroSD
  • Chuẩn kết nối camera 8-bit LVTTL/2-lane MIPI CSI
  • 3 jack âm thanh analog
  • Cổng Ethernet RJ45 Gigabit (tương thích ngược với PHY 10/100)
  • Modem NBIoT/CatM1/GPRS và khe cắm thẻ SIM cho truy cập mạng di động
  • Mô-đun LoRa Murata CMWX1ZZABZ
  • 2 cổng kết nối ăng-ten
  • 2 cổng USB
  • Cổng kết nối RJ-9 cho bus CAN
  • Cổng kết nối RJ-11 cho RS232/422/485
  • Cổng kết nối GPIO 40 chân
  • Cổng kết nối mPCIe cho các mô-đun ngoại vi (I2C và USB)

Tất cả các lựa chọn này làm cho bảng mạch chủ trở thành một sự lựa chọn xuất sắc cho việc chế tạo mẫu một sản phẩm mới cần kết nối với mô-đun camera, mô-đun PCIe, mạng LAN, mạng không dây, thiết bị/máy tính khác qua USB, hoặc phần cứng ngoại vi khác. Bạn có thể tận dụng bảng mạch chủ để đảm bảo kết nối/chức năng trong khi bạn tập trung vào phát triển phần mềm nhúng. Tuy nhiên, một ứng dụng thực tế có thể không cần tất cả các kết nối bổ sung này, và bạn có thể muốn xem xét thiết kế bảng mạch chủ của riêng mình phù hợp với ứng dụng của bạn.

Thiết kế Bảng Mạch Chủ cho Arduino Portenta H7

Nếu bạn không thích bo mạch chủ hiện tại của Portenta, bạn có thể tự thiết kế bo mạch chủ của mình để mở rộng khả năng và thêm các thiết bị ngoại vi quan trọng. Bo mạch chủ hiện tại rất đa năng, làm cho nó trở thành một lựa chọn tuyệt vời cho việc chế tạo mẫu xung quanh một số thiết bị ngoại vi. Tuy nhiên, đó là một bo mạch cồng kềnh, và bạn có thể không cần tất cả các thiết bị ngoại vi trên bo mạch chủ cho ứng dụng cụ thể của mình. Thay vì chấp nhận, bạn có thể thiết kế một bo mạch chủ tùy chỉnh phù hợp với ứng dụng và yêu cầu kích thước hình dạng của bạn.

Nếu bạn quen thuộc với các giao diện CoM tiêu chuẩn (I2C/I2S, UART, GPIO, v.v.), thì bạn đang ở vị trí tốt để tạo ra một bo mạch chủ tùy chỉnh cho một mô-đun Portenta. Điều này trở nên dễ dàng hơn khi các yêu cầu định tuyến tiêu chuẩn được định nghĩa là các quy tắc thiết kế trong công cụ định tuyến của bạn. Bạn có thể truy cập thêm một số mẹo và công cụ cho việc làm việc với các nền tảng Arduino tại đây.

Với các tính năng thiết kế và bố trí PCB tiên tiến trong Altium Designer®, bạn có thể thiết kế một bo mạch chủ tùy chỉnh xung quanh Arduino Portenta H7 phù hợp với nhu cầu ứng dụng cụ thể của bạn. Việc truy cập vào Portenta thông qua Altium365 sẽ sớm trở nên khả dụng, giúp rút ngắn thời gian phát triển và hỗ trợ các nhà thiết kế nhanh chóng đưa ra thị trường với giải pháp sản xuất độc đáo.

Bây giờ bạn có thể tải về phiên bản dùng thử miễn phí của Altium Designer và tìm hiểu thêm về các công cụ bố trí, mô phỏng và lập kế hoạch sản xuất tốt nhất trong ngành. Nói chuyện với một chuyên gia Altium ngày hôm nay để tìm hiểu thêm.

About Author

About Author

Zachariah Peterson has an extensive technical background in academia and industry. He currently provides research, design, and marketing services to companies in the electronics industry. Prior to working in the PCB industry, he taught at Portland State University and conducted research on random laser theory, materials, and stability. His background in scientific research spans topics in nanoparticle lasers, electronic and optoelectronic semiconductor devices, environmental sensors, and stochastics. His work has been published in over a dozen peer-reviewed journals and conference proceedings, and he has written 2500+ technical articles on PCB design for a number of companies. He is a member of IEEE Photonics Society, IEEE Electronics Packaging Society, American Physical Society, and the Printed Circuit Engineering Association (PCEA). He previously served as a voting member on the INCITS Quantum Computing Technical Advisory Committee working on technical standards for quantum electronics, and he currently serves on the IEEE P3186 Working Group focused on Port Interface Representing Photonic Signals Using SPICE-class Circuit Simulators.

Related Resources

Tài liệu kỹ thuật liên quan

Back to Home
Thank you, you are now subscribed to updates.